SnO 2 基钙钛矿太阳能电池制备及性能研究

发布时间：2022-01-17 18:34

　　可再生能源如太阳能等对实现可持续发展有着至关重要的作用,而太阳能电池则是对太阳能的高效利用途径。近年来,基于杂化钙钛矿材料的太阳能电池发展十分迅速,经研究者们的不懈努力,目前经认证的钙钛矿电池的光电转化效率己达到22.7%。在钙钛矿太阳能电池结构中,电子传输层起到传输电子并阻挡空穴的作用,因此电子传输层的质量对于钙钛矿太阳能电池的性能有十分重要的作用;降低电子传输层的制备温度则可以简化电池制备的工艺及成本,对于未来的工业化大面积生产具有重大意义。本文从可低温制备的高效SnO₂电子传输层入手,进行了以下研究:本章采用的器件结构为介孔结构,通过控制旋涂次数制备了不同厚度（40nm,70nm和90nm）的SnO₂致密层,对SnO₂致密层的厚度对于钙钛矿太阳能的光电性能的影响进行了研究。在此基础上使用甲胺铅碘（MAPbI₃,MA+=CH₃NH₃⁺）作为光吸收层,组装成不同厚度的电池器件进行测试。通过X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XP... 

【文章来源】：湖北大学湖北省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２?（ａ）杂化钙钛矿材料格子示意图（ｂ）［ＭＸ６ｒ团簇示意图??

时会形成斜方相或斜方六面相钙钛矿结构［２７ｈ当〇．８＜ｔ＜ｌ时会则形成稳定的立方相钙钛??矿结构；当ｔ＞ｌ时会形成六方相或四方相钙钛矿结构，我们用于光电领域的杂化钙钛矿??材料是立方相结构。如图１－３为常见的杂化钙钛矿材料的ｔ参数［２８］。??ＦＡＰｂ．??ＦＡＰ＾Ｂｉ?．?Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ??］｜?｜?Ｉ?；???０．８５?＂＂?０．９０?Ｉ?￣￣｜?０?９５??Ｗ．二Ｖ?二?ｆＡＰ〇Ｃ１：?ＦＡ５ｒ＞ＣＩ，??图１－３常见杂化钙钛矿材料的容差因子ｔ参数??作为ＰｖＳＣ的吸光材料，杂化钙钛矿材料具有良好的光学和电学性质。以目前最常??使用的材料甲胺铅碘（ＭＡＰｂＩ３）为例，首先来说ＭＡＰｂＩ３的激子束缚能仅有２０ｍｅＶ，而??室温时环境能为ＫＢＴ＝２６ｍｅＶ?（Ｔ＝２９８Ｋ），这意味着光照后激子可以迅速分离为自由电??子－空穴对［２９］，避免不必要的能量损失；其次它是一种直接带隙半导体材料，带隙为??１．５５ｅＶ，这一数值非常接近因肖克利？奎伊瑟效率极限（Ｓｈｏｃｋｌｅｙ－Ｑｕｅｉｓｓｅｒｌｉｍｉｔ，简称Ｓ－Ｑ??ｌｒｎｉｉｔ）所得出的最佳禁带宽度１．４ｅＶ？］；其载流子的扩散距离较长（基本与所制备吸光??层的厚度相当）且其载流子的低有效质量从而具有高的载流子迁移率（在ｌＯｃｎ＾Ｖ－Ｖ１??数量级）［３２］，这两种优异的特性保证了?ＰｖＳＣ中光照产生的载流子具有较长的寿命进而??可以迅速传递到界面并有效分离

Ｅｎｅｒｇｙ?（ｅＶ）??Ｐｈｏｔｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?（ｅＶ）??图１－５?（ａ）?ＦＡｘＭＡｈＰｂｌ３随ＦＡ含量增加的光致发光谱图（ｂ）?ＭＡＰｂｈＳｎＪＪｉｌＳｎ含量增加??的吸收谱图（ｃ）?ＭＡＰｂ（ｌ，＿ｘＢｒｘ）３随Ｂｒ含量増加的光致发光谱图（ｄ）?ＦＡ＾Ｃｓ＾ｂ?（１。扣。４）３??随Ｃｓ含量增加的光致发光谱图??从格子结构理解上述含义，即杂化钙钛矿材料ＡＭＸ３的带隙是由［ＭＸ６］４－团簇中Ｍ??原子与Ｘ原子的键角及键长决定，如上讨论，实际情况中Ａ离子的大小也会引起Ｍ－Ｘ??键的变化，因此通过调控杂化钙钛矿材料ＡＭＸ３中每个位置的成分组成即可大幅度调控??５??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3595234